Чугуны

Лекция №4.

1.Производство чугуна.

2.Продукты доменного производства.

3.Классификация чугунов.

Производство чугуна.

Чугуном называется сплав железа с углеродом, с содержанием углерода более 2,14%.

Чугун выплавляют в доменных печах. Современная доменная печь это высокопроизводительный агрегат, высотой 30м и более, производительностью до 5000т чугуна в сутки.

Продукты доменного производства.

Продуктами доменного производства являются чугун, доменные шлаки и доменные газы.

Чугуны в зависимости от дальнейшего использования подразделяются на:

Передельные- которые используются целиком для переплавки в сталь. Их производство составляет 70% от всего производства чугуна.

Литейные чугуны идут для литья различных чугунных изделий. Их производство составляет 20% от всего производства чугуна.

Специальные чугуны используются для раскисления стали. Их производство составляет 10% от всего производства стали.

Доменные шлаки после измельчения и переработки используются для изготовления кирпичей, в качестве добавок в цемент и как утеплительный материал.

Доменные газы после очистки и осушки используются для обогрева различных помещений.

Классификация чугунов.

Чугуном называют сплав железа с углеродом и другими элементами, содержащими более 2,14% С.

В металлургическом производстве чугуны выплавляют в доменных печах. Получаемые чугуны подразделяют на: передельные, специальные (ферросплавы) и литейные. Передельные и специальные чугуны используют для последующей переработки в сталь. Литейные чугуны (около 20% всего выплавляемого чугуна) отправляют на машиностроительные заводы для использования при изготовлении литых заготовок деталей (литья).

Нелегированный конструкционный чугун для производства отливок в машиностроении имеет следующий химический состав,%: 2-4,5С., 1-3,5 Si., 0,5-1 Мn., содержание примесей: не более 0,3% S., не более 0,15% Р.

Широкое распространение чугуна в промышленности обусловлено оптимальным сочетанием различных свойств: технологических (литейных, обрабатываемости резанием), эксплуатационных (механических и специальных) и технико-экономических показателей.

Характерной особенностью чугунов является то, что углерод в сплаве может находиться не только в растворенном и в связанном состоянии (в виде химического соединения-цементита), но также в свободном состоянии- в виде графита.

Классификация чугуна осуществляется по следующим признакам:

- по состоянию углерода- свободный или связанный.,

- по форме включений графита- пластинчатый, вермикулярный, шаровидный, хлопьевидный.,

- по типу структуры металлической основы- ферритный, перлитный., имеются также чугуны со смешанной структурой: например феррито-перлитные.,

- по химическому составу- нелегированные чугуны (общего назначения) и легированные чугуны (специального назначения).

В зависимости от формы выделения углерода в чугуне различают:

- белый чугун, в котором весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита.,

- половинчатый чугун, в котором основное количество углерода (более 0,8%) находится в виде цементита.,

-серый чугун, в котором весь углерод или его большая часть находится в свободном состоянии в виде пластинчатого графита.,

- отбеленный чугун, в котором основная масса металла имеет структуру серого чугуна, а поверхностный слой- белого.,

- высокопрочный чугун, в котором графит имеет шаровидную форму.,

- ковкий чугун, получающийся из белого путем отжига, при котором углерод переходит в свободное состояние в виде хлопьевидного графита.

Микроструктура чугуна состоит из металлической основы (матрицы) и графитовых включений. Свойства чугуна определяются свойствами металлической основы и характера включений графита.

Чугуны содержат следующие структурные составляющие:

- графит (Г).,

- перлит (П).,

- феррит (Ф).,

- ледебурит (Л).,

- фосфидную эвтектику.

Формирование микроструктуры чугуна зависит от его химического состава и скорости охлаждения отливки. Структура металлической основы определяет твердость чугуна.

Углерод в составе может присутствовать в виде химического соединения- цементита, графита или их смеси. По сравнению с металлической основой графит имеет низкую прочность. Места его залегания можно считать нарушениями сплошности металла. Чугун как бы пронизан включениями графита, ослабляющими его металлическую основу. По мере округления графитных включений (за счет модифицирования присадками) их отрицательная роль как надрезов металлической основы снижается и механические свойства чугуна растут.

Кремний способствует графитизации чугуна. Изменяя его содержание и скорость охлаждения отливки, можно получить чугун различной структуры.

Марганец препятствует графитизации и нейтрализует вредное влияние серы, образуя с ней тугоплавкие соединения МnS.

Фосфор не оказывает существенного влияния на процесс графитизации. При повышенном содержании фосфора в структуре чугуна образуются твердые включения фосфидной эвтектики, которая повышает его литейные свойства.

Сера является вредной примесью. Она обусловливает ухудшение литейных свойств чугуна, увеличение усадки, повышение склонности к трещинообразованию, снижение температуры красноломкости чугуна.

Дата добавления: 2014-01-13